[論文レビュー] SUSY Les Houches Accord 2 I/O made easy

Thomas Hahn|ArXiv.org|May 4, 2006

Mathematics, Computing, and Information Processing被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、超対称性（SUSY）素粒子物理学の計算におけるSLHA2フォーマットのファイル読み書きを簡素化するFortran 77ライブラリを提示する。複数のプリプロセッサマクロを用いてアクセスされる単一の二重精度複素数配列を用いることで、データ操作を簡素化し、スケール計算機およびイベントジェネレータへの容易な統合を可能にするとともに、SLHALib 1との後方互換性を維持し、SLHA2における複素数パラメータをサポートする。

ABSTRACT

A library for reading and writing data in the SUSY Les Houches Accord 2 format is presented. The implementation is in native Fortran 77. The data are contained in a single array conveniently indexed by preprocessor statements.

研究の動機と目的

• 高エネルギー物理学のアプリケーションにおける、超対称性のレ・フーチェス・アコールド2（SLHA2）フォーマットのデータ入出力を簡素化すること。
• 物理的パラメータを変更せずに、SLHA2ファイルの読み書きを処理する、軽量でポータブルなFortran 77ライブラリを提供すること。
• SLHALib 1との後方互換性を維持するとともに、SLHA2で導入された複素数パラメータをサポートすること。
• 手動での配列インデックス指定を置き換えるプリプロセッサ定義されたシンボリック名による、プログラミングの複雑さを低減すること。
• 標準化され、人間が読みやすいSLHA2 I/Oを通じて、スケール計算機とモンテカルロイベントジェネレータの間でのシームレスな統合を可能にすること。

提案手法

• ライブラリは、すべてのSLHA2入出力の中心データコンテナとして、単一の二重精度複素数配列 `slhadata` を使用する。
• プリプロセッサマクロ（`SLHA.h` で定義）により、シンボリック名から配列インデックスへのマッピングが行われ、ユーザーがオフセットを覚える必要がなくなる。
• SLHAブロック（例：SMInputs, MinPar）は、SLHA2仕様に従った自動インデックス計算に基づくマクロ（例：`BlockSMInputs(i)`）を介してアクセスされる。
• 崩壊情報は専用のサブルーチン `SLHANewDecay`, `SLHAAddDecay`, `SLHAGetDecay`, および `SLHADecayTable` を通じて管理され、動的崩壊テーブルの構築が可能になる。
• 二重精度複素数データ型を用いることで、`SLHALib 1` の実数のみの制限から脱し、複素数パラメータをネイティブにサポートする。
• `SLHAInfo` サブルーチンにより、プログラム名やバージョンなどのメタデータを追加可能となり、`SLHAWrite` のインターフェースを変更せずに柔軟なメタデータ挿入が可能になる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 FortranベースのSUSYソフトウェア開発者にとって、SLHA2 I/Oをよりアクセスしやすく、エラーが生じにくくするにはどうすればよいか？
• RQ2 ポータブルで後方互換性があるFortran 77ライブラリにおいて、SLHA2データ構造を最も効率的に表現・アクセスする方法は何か？
• RQ3 レガシーフォートラン77環境において、SLHA2の複素数パラメータをネイティブにサポートするにはどうすればよいか？
• RQ4 既存のスケール計算機およびイベントジェネレータワークフローにSLHA2を統合する際、学習曲線を最小限に抑え、コーディングエラーを減らすインターフェース設計は何か？
• RQ5 プリプロセッサマクロを用いた単一配列抽象化が、パフォーマンスと正しさを維持しつつ、複雑なデータ構造を効果的に置き換えることができるか？

主な発見

• プリプロセッサマクロを用いることで、SLHA2データアクセスを低レベルの配列インデックス指定から分離し、著しくコーディングエラーを低減するとともに保守性が向上した。
• `double complex slhadata` を用いた実数から複素数への移行により、MSSMおよびその拡張におけるSLHA2の複素数パラメータを完全にサポートできるようになった。
• `SLHAExist` 関数は、現在のエントリが実数、複素数、または無効な場合を示す整数を返すようになり、型安全性とエラー検出が向上した。
• `SLHAInfo` サブルーチンにより、`SLHAWrite` インターフェースを変更せずに、プログラム名やバージョンなどの柔軟なメタデータ挿入が可能になり、拡張性が向上した。
• ライブラリはSLHALib 1との後方互換性を維持しており、SLHA1からSLHA2ワークフローにアップグレードする際、最小限のコード変更で済む。
• ビルドプロセスは簡単で、`./configure && make` により一般的なフォートランコンパイラがサポートされ、ソースコードは http://www.feynarts.de/slha でGNU LGPLの下で自由に利用可能である。